KR20070104193A

KR20070104193A - 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20070104193A
Application number: KR1020060085556A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 타니무라; 쿠니오 토조; 히로유키 모리모토; 타케시 스기모토; 토시아키 모토하시; 카츠히코 세키야
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-10-25
Also published as: JP4202369B2; KR100790696B1; JP2007289802A; TWI381879B; TWI327164B; TW200916182A; TW200740980A

Abstract

과제

가솔린 증기중에 포함되는 수분의 영향으로 흡착제가 피독되는 것을 막고, 소형이고 염가의 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법을 제공한다.

해결 수단

가솔린 급유시에 누출하는 가솔린 증기를 처리함에 있어서, 수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치(9)와, 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치(10)와, 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기의 흡탈착 장치(11)를 구비한다.

탄화수소, 가솔린 증기

Description

가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법{PROCESSING AND RECOVERY DEVICE AND METHOD OF HYDROCARBON GAS}

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 2는 냉각 온도와 실리카겔 충전량의 관계를 도시한 특성도.

도 3은 퍼지 가스량의 제어 방법을 설명하기 위한 특성도.

도 4는 처리 가스 유량과 회수율의 관계를 도시한 특성도.

도 5는 내부 압력과 실리카겔 중점량의 관계를 도시한 특성도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 가솔린 저장 탱크 2 : 급유 파이프

3 : 3방향 전환 밸브 4 : 압력 조정 밸브

5 : 냉동기 6 : 열교환기

7 : 온도 매체조 8 : 액체 순환 펌프

9 : 제 1 응축 장치 10 : 제 2 응축 장치

11 : 제 1 흡탈착탑 12 : 2방향 밸브

13 : 흡인 펌프 14 : 가압 펌프

15 : 제 3 응축 장치 16 : 제 2 흡탈착탑

17 : 유량 조절 밸브 18 : 가솔린 배관

19 : 압력 컨트롤러 21 : 밸브

31 : 압력 버퍼 용기 32 : 압력 계측기

41 : 가스 저장 용기 42 : 매스 플로우 컨트롤러

43 : 체절 밸브 51 : 제 4 응축 장치

61 : 제 3 흡탈착탑 62 : 흡착용 밸브

63 : 탈착용 밸브 64 : 배기 밸브

65 : 가스 유량 조절 밸브

기술분야

본 발명은, 대기 방출 가스 중에 포함되는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 가솔린 스탠드 등의 급유 시설 등에서, 가솔린 등의 휘발성이 많은 가연성의 가솔린 증기를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 기술

종래의 흡탈착제에 의한 가스상태 탄화수소의 제거 방법에, 배기 가스 발생원으로부터 발생한 가스(약 40vol%의 가솔린 증기를 포함하는 배기 가스)를 블로어 또는 자압(自壓)으로, 배기 가스 송기관으로부터 흡착탑에 송기하고, 흡착 공정을 종료한 처리 완료 배기 가스를, 흡착탑(탈착 공정으로 전환한 후는 탈착탑)의 정부(頂部)로부터 배출관을 통하여, 1vol% 이하의 가솔린 증기를 포함하는 공기(클린 한 가스)로서 대기중으로 방출하도록 한 것이 있다.

이 경우, 흡착탑은, 상기한 흡착 공정과 후기하는 탈착 공정을 교대로 전환하면서 운전하지만, 이 전환 시간(Swing Time)을 5분 정도로 하고 있다.

한편, 흡착 공정을 종료한 후의 흡착탑에, 퍼지용 가스 송기관을 통하여 퍼지용 가스를 송기하고, 진공 펌프로 흡인함에 의해 탈착한다. 퍼지용 가스로서 흡착 운전시에 흡착탑의 정부로부터 배출되는 클린한 가스의 일부를 사용하고, 진공 펌프는 약 25Torr로 운전한다.

탈착 후의 가솔린 증기 함유 퍼지 배기 가스는, 송기관을 통하여 가솔린 회수기로 송기하고, 분배관을 통과하여 액체 가솔린과 접촉시켜, 액체(가솔린 흡수액)로서 퍼지 배기 가스중의 가솔린 증기를 회수한다.

가솔린 회수기로부터의 배기 가스중에는, 약간의 가솔린 증기가 잔존하기 때문에, 반송관을 통하여 재차 배기 가스 관으로 되돌리고, 배기 가스 발생원으로부터의 배기 가스와 함께하여 흡착 처리를 행하고, 또한, 흡착탑 내의 흡착제층을 냉각하기 위해 내통에 냉각수를 순환시키고 있다.

이와 같이 구성함에 의해, 가솔린 증기는 거의 전량 액체 가솔린으로서 회수할 수 있고, 흡착탑으로부터 배출하는 가솔린 증기의 농도는 충분히 낮게 되어, 대기오염을 일으키지 않는 레벨로 할 수 있다고 하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1) 참조).

[특허 문헌 1 : 특허 제2766793호 공보(제 3 내지 6페이지, 도 1)]

특허 문헌 1의 진공 펌프로 가솔린 증기를 탈착하는 회수 방법에서는, 펌프 의 동력 에너지가 매우 크게 되어, 현실적이 아니었다.

또한, 대량의 배기 가스를 전량 흡착 처리하기 위해서는, 흡착탑을 크게 하거나, 흡착과 탈착의 전환 시간(Swing Time)을 단축할 것이 필요하지만, 큰 흡착탑을 사용하는 경우에는, 설치 면적의 문제나, 흡착제의 비용의 문제 등이 남아 있다. 또한, 전환 시간을 단축하면 흡착한 가솔린 증기를 충분히 탈착시킬 수 없으며, 밸브 등의 수명이 짧아지는 등의 문제가 있다.

또한, 흡착탑을 크게 하여, 대량의 흡착제를 사용하는 경우, 흡착탑의 압력 손실이 커져서, 처리 가스 유량이 늦어지고, 효율적으로 처리할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 가솔린 증기에는 반드시 공기 중의 수분이 포함되어 있지만, 종래의 방식에서는, 가솔린 증기와 함께 이 수분도 동시에 흡착되기 때문에, 흡착제의 흡착 성능이 저하되는 문제가 있다.

또한, 급유소의 지하 저장 탱크로부터 누출하는 가솔린 증기의 회수에 이용하는 경우는, 지하 탱크에 급유하는 시간대에 대량으로 발생하는 가솔린 증기에 대응할 필요가 있다. 그 때문에, 장치 능력을 피크에 맞춰 설계할 필요가 있고, 장치를 필요 이상으로 크게 할 필요가 있다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 가솔린 증기중에 포함되는 수분의 영향으로 흡착제가 피독(被毒)되는 것을 막고, 또한 소형이고 염가의 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으 로 한 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치는, 가솔린 급유시에 누출하는 가솔린 증기를 처리함에 있어서, 수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기의 흡탈착 장치를 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 방법은, 수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기의 흡탈착 장치를 구비하고, 가솔린 급유시에 누출하는 가솔린 증기를 처리함에 있어서, 흡탈착 장치는, 흡착탑과 탈착탑을 적어도 1탑씩 가지고 있고, 0℃ 이상의 공간, -30℃ 이상의 공간, 흡착제가 충전된 공간의 순서로 가솔린 증기를 처리하는 것이다.

본 발명은, 수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 가솔린 증기를 흡착 제거하는 흡탈착 장치를 배설함에 의해, 배기 가스를 극히 클린(가솔린 농도 1vol% 이하)하게 할 수 있고, 게다가 소형이며 염가의 가솔린 증기 회수 장치를 실현할 수 있다. 특히, 가솔린 증기중에 수분이 포함되어 있는 경우에도, 흡착제가 수분으로 피독될 우려가 없음과 함께, 제 1 응축 장치나 흡탈착탑의 배관 내에서 결빙되는 일이 없기 때문에, 안정된 운전 동작을 실현할 수 있다.

또한, 2개의 온도대(溫度帶)를 만들어, 수분과 가솔린의 회수의 역할을 분리하도록 함에 의해, 수분이 결빙함에 의한 필요없는 에너지의 소비를 저감할 수 있고, 에너지 절약적인 가솔린 증기 회수 장치를 실현할 수 있다. 또한, 제 1 응축 장치와 흡탈착탑에서는 간접 냉각을 행하고, 제 2 응축 장치에서는 직접 냉각을 행하도록 함에 의해, 냉동기의 온오프 운전에 더하여, 냉매의 흐름을 제어함으로써, 응축 장치의 운전을 제어할 수 있고, 에너지 절약의 가솔린 증기 회수 장치를 실현할 수 있다. 또한, 제 2 응축 장치를 마련하여 가솔린 증기를 효율 좋게 회수하고 나서, 가솔린 증기를 제 1 흡탈착탑에 공급하고 있도록 하고 있기 때문에, 극히 소량의 흡착제로 가솔린 증기를 흡착할 수 있고, 흡착제의 사용량을 대폭적으로 저감할 수 있다.

또한, 가솔린 흡착 동작이 종료한 후에, 시간을 들여 제 1 흡탈착탑에 저장되어 있는 가솔린의 회수 조작을 실시함에 의해, 제 1 흡탈착탑에 부설한 탈착 관련 기기의 성능을 작게 할 수 있고, 염가의 가솔린 증기 회수 장치를 실현할 수 있다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

도 1에서, 1은 가솔린을 저장하는 가솔린 저장 탱크, 2는 가솔린 저장 탱크 1에 탱크로리 등으로부터 가솔린을 급유할 때에 사용하는 급유 파이프, 3a, 3b, 3c는 가솔린 증기 함유 공기의 흐름 방향을 전환하는 3방향 전환 밸브, 4는 3방향 전환 밸브(3a)에 의해 가솔린 증기가 대기로 배출되는 통로에 구비된 압력 조정 밸브, 5는 냉동기, 6은 냉동기(5)에 접속되고, 온도 매체(브라인액 등)를 냉각하는 열교환기, 7은 열교환기(6)에 의해 냉각된 온도 매체를 수용하는 온도 매체조, 8은 냉각된 온도 매체를 온도 매체조(7)로부터 송출하는 액체 순환 펌프, 9는 액체 순환 펌프(8)에 의해 보내진 온도 매체에 의해 냉각되는 제 1 응축 장치, 10은 냉동기(5)에 의해 냉각되는 제 2 응축 장치, 11은 액체 순환 펌프(8)에 의해 보내진 온도 매체에 의해 냉각되는 제 1 흡탈착탑, 12a, 12b은 제 1 흡탈착탑(11) 및 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 배출되는 가솔린 증기를 제거한 공기가 통과하는 2방향 밸브, 13은 제 1 흡탈착탑(12)에 흡착된 가솔린을 가솔린 증기로서 제 1 흡탈착탑(12)으로부터 취출하는 흡인 펌프, 14는 흡인 펌프(13)에 의해 취출된 가솔린 증기 함유 공기를 가압 압축하는 가압 펌프, 15는 가압 펌프(14)에 의해 가압 압축된 가솔린 증기 함유 공기로부터 가솔린을 액화 회수하는 제 3 응축 장치, 16은 제 3 응축 장치(15)로부터 배출된 가솔린 증기 함유 공기로부터 가솔린을 흡착 회수하는 제 2 흡탈착탑, 17a, 17b은 제 1 흡탈착탑(11) 및 제 2 흡탈착탑(16)에 구비되어 있는 유량 조절 밸브, 18은 액화된 가솔린을 가솔린 저장 탱크(1)로 되돌리는 가솔린 배관, 19는 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16) 내의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러이다. 상기 제 1 응축 장치(9), 제 2 응축 장치(10), 제 1 흡탈착탑(11)은, 가솔린 증기의 흐름 방향의 상류측(전단)으로부터 하류측(후단)을 향하 여 순차적으로 배치되고, 또한 설치 위치적으로는 하부로부터 상부를 향하여 적층되어 있다.

다음에, 도 1의 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 동작에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에 나타내는 장치의 운전은, 통상, 흡착 공정, 제 1 재생 공정, 제 2 재생 공정의 3개의 스텝으로 행하여진다. 우선, 흡착 공정에 관해 설명한다. 통상, 3방향 전환 밸브(3a)는 대기 배출측에 연결되고, 가솔린 저장 탱크(1)의 압력이 압력 조정 밸브(4)에 의해 제어되어, 가솔린 저장 탱크(1)의 압력이 소정 압력보다 높아지지 않도록 되어 있다.

가솔린 급유가 시작될 때에는, 3방향 전환 밸브(3a)가 회수 장치측으로 전환됨과 함께, 2방향 밸브(12a)가 열린다. 또한, 3방향 전환 밸브(3a)가 전환되어, 탱크로리차 등으로부터 가솔린 급유 파이프(2)를 통하여 가솔린 저장 탱크(1)에 급유가 시작되면, 가솔린 저장 탱크(1)에 충만하여 있는 가솔린 증기가 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출된다. 이때의 가솔린 증기의 가솔린 농도는 상온에서 30 내지 40vol% 정도이다. 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출된 가솔린 증기는, 3방향 전환 밸브(3a)를 통하여, 제 1 응축 장치(9)에 송기된다. 제 1 응축 장치(9)는, 냉동기(5)에 의해 냉각된 온도 매체가 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급됨에 의해, 간접적으로 냉각된다. 통상, 제 1 응축 장치(9)의 내부는 0℃에서 5℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부 및 가스중에 포함된 수분이 응축되고, 기액(氣液) 분리기(도시 생략) 등에 의해 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리된다. 액체는 제 1 응축 장치(9)의 하측에 고이고, 가솔린 배관(18)을 통하여 가솔린 저장 탱 크(1)로 반송된다. 또한, 도 1에서는, 제 1 응축 장치(9)의 하측부터 가솔린 증기를 유통하도록 하고 있지만, 제 1 응축 장치(9)의 상방부터 가솔린 증기를 도입하여 하방으로 유통시킴에 의해, 액화한 가솔린이나 수분이 중력과 가스류(流)에 의해 효율적으로 하방으로 흐르게 되어, 이들의 액화물의 회수가 용이해진다.

그런데, 제 1 응축 장치(9)의 운전 조건인, 압력 0.1MPa, 냉각 온도 5℃의 조건에서는, 가솔린 증기의 농도는 20vol% 정도가 된다. 또한, 가솔린 증기의 포화 농도를 조사한바, 압력 0.1MPa, 온도 5℃에서는 포화 가솔린 증기 농도는 약 20vol%이고, 이 조건에서는 가솔린 증기 농도가 이론적으로 20vol% 이하가 되는 일은 없다. 또한, 온도를 내림에 의해, 제 1 응축 장치(9)의 출구에서의 가솔린 증기 농도를 저감할 수는 있다. 그러나, 설정 온도를 빙점 이하로 하면, 가스중에 포함되는 물이 제 1 응축 장치(9)에서 결빙하고, 제 1 응축 장치(9) 내부에서의 압력 손실을 증대시키기 때문에, 제 1 응축 장치(9)의 설정 온도는 0℃에서 5℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 제 1 응축 장치(9)에서 처리할 수 없었던 20vol% 정도의 가솔린 증기는 제 2 응축 장치(10)에 공급된다. 제 2 응축 장치(10)는, 냉동기(5)에 의해 냉각된 냉매가 제 2 응축 장치(10)에 공급됨에 의해, 직접적으로 냉각된다. 통상, 제 2 응축 장치(10)의 내부는 -20℃에서 -10℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부가 응축되고, 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리된다. 액체는 제 1 응축 장치(9)의 하측에 고이고, 가솔린 배관(18)을 통하여 가솔린 저장 탱크(1)로 반송된다. 또한, 제 2 응축 장치(10)의 내부는 빙점 이하로 냉각되어 있지만, 제 1 응축 장치(9)에서 수분의 대부분은 제거되어 있기 때문에, 제 2 응축 장치(10)에서 결빙하는 수분은 매우 적다. 또한, 도 1에서는, 제 2 응축 장치(10)의 하측부터 가솔린 증기를 유통하도록 하고 있지만, 제 1 응축 장치(9)의 경우와 마찬가지로, 제 2 응축 장치(10)의 상방부터 가솔린 증기를 도입하여 하방으로 유통시킴에 의해, 액화한 가솔린이나 수분이 중력과 가스류에 의해 효율적으로 하방으로 흐르게 되고, 이들의 액화물의 회수가 용이해진다.

그런데, 제 2 응축 장치(10)의 운전 조건인, 압력 0.1MPa, 냉각 온도 -10℃의 조건에서는, 가솔린 증기의 농도는 8vol% 정도가 된다. 또한, 가솔린 증기의 포화 농도를 조사한 바, 압력 0.1MPa, 온도 -10℃에서는 포화 가솔린 증기 농도는 약 8vol%이고, 이 조건에서는 가솔린 증기 농도가 이론적으로 8vol% 이하로 된 것은 없다. 또한, 온도를 내림에 의해, 제 2 응축 장치(10)의 출구에서의 가솔린 증기 농도를 저감할 수는 있다. 그러나, -30℃로 냉각하여도 가솔린 증기의 농도는 5vol% 정도이고, -30℃ 이하로 냉각하여도 가솔린 증기 농도는 거의 저하되지 않는 것을 알 수 있었다. -30℃ 이하로 냉각하는데는 사용하는 에너지가 증대하기 때문에, 효율적인 에너지 이용을 할 수 없다. 따라서 제 2 응축 장치(10)의 설정 온도는 -30℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 제 2 응축 장치(10)로 처리할 수 없었던 8vol% 정도의 가솔린 증기는 제 1 흡탈착탑(11)으로 송기되어 처리된다. 도 1에서는, 제 1 흡탈착탑(11)이 흡착탑으로서 동작하고 있는 경우에 관해 도시하고 있다. 따라서, 2방향 밸브(12a)는 개방(검은색), 유량 조절 밸브(17a)(하얀색)는 폐쇄의 상태에 있다. 흡착탑으로 서 임의의 시간 흡착 처리한 후는 탈착탑으로서 사용한다. 이 경우에는 2방향 밸브(12a)는 폐쇄, 유량 조절 밸브(17a)는 개방의 상태에서 사용한다.

제 1 흡탈착탑(11)에는 가솔린 증기를 흡착하는 흡착제가 봉입되어 있다. 가솔린 증기의 흡착제로서는, 실리카겔을 이용하였다. 특히 4 내지 100옹스트롬의 구멍 지름을 갖는 실리카겔 또는 합성 제오라이트의 단독 또는 이들의 혼합물이 유효하다. 이 흡착제중을 가솔린 증기가 통과함에 의해 가솔린 성분은 흡착 제거되고, 1vol% 이하의 가솔린 농도의 청정 공기로 되어 2방향 밸브(12a)를 통하여 대기로 방출된다.

제 1 흡탈착탑(11)은, 가솔린 증기의 흡탈착의 역할에 관계없이, 항상 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급되는 온도 매체에 의해 일정 온도로 냉각되어 있다. 즉, 제 1 응축 장치(9) 및 제 1 흡탈착탑(11)의 냉각 계통은 설정 온도인 0 내지 5℃로 유지되도록 항상 운전 제어되어 있다. 이것은, 제 1 흡탈착탑(11)에 충전되어 있는 실리카겔은 핀튜브 열교환기 등의 열교환기(도시 생략)로부터의 전열(傳熱)에 의해 냉각되기 때문에, 어느 정도의 냉각 시간이 필요 불가결하고, 순간의 운전에 대응할 수 없기 때문이다. 또한, 단시간에 냉각할 수 있도록 냉각 능력이 큰 냉동기(5)를 구비하는 것은, 설비 비용에 나쁜 영향을 주어, 염가의 가솔린 회수 장치를 제공할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 제 1 흡탈착탑(11) 내부의 온도를 낮게 함에 의해, 흡착 용량을 크게 하여, 실리카겔의 사용량을 저감할 수는 있다. 그러나, 제 1 흡탈착탑(11)의 내부 온도를 빙점 이하로 하면, 제 1 흡탈착탑(11) 내에서 물이 결빙하기 때문에, 실리카겔 등의 흡착제에 얼음이 서서히 축적되어, 흡착제의 가솔 린 흡착 능력이 저하된다는 문제가 발생한다. 따라서, 제 1 흡탈착탑(11)의 내부 온도는 빙점 이상으로 하는 편이 좋다.

이상의 것에서, 제 1 응축 장치(9) 및 제 1 흡탈착탑(11)의 냉각 계통과 제 2 응축 장치(10)의 냉각 계통이라는 온도대가 다른 2계통의 냉각 계통을 갖음에 의해, 효율적인 가솔린 회수를 행할 수 있다.

제 1 흡탈착탑(11)은 대기압의 가스를 흡착하기 때문에, 제 1 흡탈착탑(11)의 외부 구조의 형상에 제약을 받지 않지만, 탈착시에는 흡착탑 내부의 압력은 0.02MPa 정도가 되기 때문에, 원통 구조로 하고 있다. 이와 같은 구조로 함에 의해, 벽면에 가해지는 압력을 균일화할 수 있고, 제 1 흡탈착탑(11) 내의 압력이 0.02MPa 정도가 되어도, 안전성이 높은, 즉 형상 변형 등이 되지 않는 흡탈착탑(11)을 실현할 수 있다. 또한, 제 1 흡탈착탑(11)의 내부 구조는, 실리카겔 또는 합성 제오라이트에의 전열을 고려하여, 핀튜브 열교환기(알루미늄 핀으로 전열관에 온도 매체가 흐르게 한다)를 배치하고, 알루미늄 핀의 사이에 실리카겔 또는 합성 제오라이트를 채워넣는 동시에, 상하에 실리카겔 유출 방지 네트를 마련하여, 실리카겔이 배관으로 유출되는 것을 방지함과 함께, 가스의 흐름을 좋게 하고 있다. 이 경우, 실리카겔에의 가솔린 증기의 흡착을 균일화하기 위해 , 제 1 흡탈착탑(11)에 균일하게 가솔린 증기가 흐르도록, 펀칭메탈 등으로 만들어진 정류판을 설치하도록 하여도 좋다. 핀튜브 열교환기의 핀 방향은, 가솔린 증기가 흐를 때의 압손(壓損)이 되지 않도록, 가솔린 증기의 흐름 방향과 평행이 되도록 세트하는 것이 바람직하다. 또한, 외벽 부근에 충전되어 있는 실리카겔을 효율적으로 냉각하기 위해 , 핀튜브 열교환기와 외벽 사이에 간격이 생기지 않도록 할 필요가 있다.

이 경우, 벤트가 있는 측에 대해서는 벤트 부분에 접촉하는 격자형상이나 판형상의 금속(전열 특성에 우수하여 알루미늄이나 구리가 최적)을 마련하고, 벤트가 없는 측에 대해서는 핀튜브 열교환기의 핀 그 자체의 길이를 길게 함에 의해, 외벽과 핀튜브 열교환기 사이의 간극을 없애도록 하는 것이 유효하다. 또한, 외벽과 핀튜브 열교환기의 사이의 간극 부분을 없애도록, 금속봉이나 핀 부착 파이프 등을 삽입하도록 하여도 좋다. 또한, 핀튜브 열교환기의 전열관에 온도 매체를 흐르게 하는 경우, 전열관에 들어가기 전에 온도 매체가 흐르는 배관을 분기하고, 핀튜브 열교환기를 복수의 블록으로 나누어, 병렬로 온도 매체가 흐르도록 하는 편이 좋다. 이로써, 온도 매체가 흐르는 배관의 압력 손실을 저감할 수 있고, 온도 매체를 제 1 흡탈착탑(11)에 공급하는 액체 순환 펌프(8)의 용량을 저감할 수 있다.

또한, 이 케이스에서는, 아래로부터 위를 향하여 가솔린 증기가 흐르기 때문에, 핀튜브 열교환기와 하부의 실리카겔 유출 방지 네트를 접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이로써, 실리카겔 유출 방지 네트와 핀튜브 열교환기 사이에 공간, 즉, 실리카겔만이 충전되어 있는 공간을 없앨 수 있고, 흡착시에 실리카겔의 냉각을 충분히 실시할 수 있다. 이 결과, 가장 높은 가솔린 농도의 가솔린 증기가 들어오는 부분에 존재하는 실리카겔의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있고, 안전한 제 1 흡탈착탑(11)을 제공할 수 있다. 또한, 위로부터 아래로 가솔린 증기가 흐르는 경우는, 상부의 실리카겔 유출 방지 네트와 핀튜브 열교환기를 접하는 것은 말할 필요도 없다.

제 1 흡탈착탑(11)의 전단에 제 1 응축 장치(9) 및 제 2 응축 장치(10)를 마련하지 않는 경우는, 제 1 흡탈착탑(11)에 고농도의 가솔린 증기가 유입되어 옴과 함께, 가솔린 증기중에 포함되는 수분이 흡착제에 흡착되어, 가솔린 증기의 흡착 성능이 떨어지고, 필요 이상의 량의 흡착제가 필요해진다. 또한, 제 1 흡탈착탑(11)의 온도를 빙점 아래로 내린 경우에는, 흡착제 표면에 수분이 결빙하여 가스가 꽉 차는 등 큰 트러블이 발생하는 일이 있다.

본 실시의 형태는, 제 1 흡탈착탑(11)의 전단에 제 1 응축 장치(9) 및 제 2 응축 장치(10)를 마련하고 있기 때문에, 가솔린 증기와 함께 수분도 제거되고, 제 1 흡탈착탑(11)에서의 수분의 악영향을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 제 1 흡탈착탑(11)에서 처리하는 가솔린 량을 대폭적으로 저감할 수 있기 때문에, 제 1 흡탈착탑(11)을 작고, 염가로 제작할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출한 고농도(40vol%)의 가솔린을 제 1 응축 장치(9)에서 20vol%까지 저감할 수 있고, 제 2 응축 장치(10)에서 8vol%까지 저감할 수 있기 때문에, 제 1 흡탈착탑(11)에서 처리하는 가솔린 량은 모든 흡인량에 대해 20%(=8%/40%)로 저감할 수 있다. 즉, 제 1 흡탈착탑(11)의 전단에 제 1 응축 장치 및 제 2 응축 장치(6)를 마련함에 의해, 제 1 흡탈착탑(11)의 용적을 대략 1/5로 할 수 있다.

다음에, 제 2 응축 장치(10)의 냉각 온도가 제 1 흡탈착탑(11)의 실리카겔 충전량에 주는 영향에 관해 기술한다. 도 2는, 제 2 응축 장치(10) 내부의 냉각 온도와, 제 1 흡탈착탑(11)의 출구에서 가솔린 증기 농도를 1vol% 이하로 하는 경우에 필요한 실리카겔 충전량의 관계를 도시한 것이다. 또한, 제 2 응축 장치(10)의 냉각 온도가 5℃인 경우에 필요한 실리카겔 량을 기준으로 하여, 실리카겔 저감량을 나타내고 있다. 이와 같이, 제 2 응축 장치(10)의 냉각 온도를 낮게 함에 의해, 제 1 흡탈착탑(11)에 충전하는 실리카겔 량을 적게 할 수 있다. 그러나, -30℃ 이하로 냉각하여도 실리카겔 량이 거의 감소하지 않는 것이 판명되었다. 다양한 종류의 가솔린에 관해 실험으로 조사한 결과, 가솔린 증기의 조성에 관계없이, 냉각 온도를 -30℃ 이하로 하여도, 가솔린 증기의 포화 농도가 거의 저하되지 않게 된다는 사실을 알고, 이것이 실리카겔 저감량의 감소에 영향을 주고 있다고 생각된다. 따라서, 투입 에너지를 고려한 경우, 제 2 응축 장치(10)의 냉각 온도를 -30℃ 이하로 하는 것은 효율적이 못되고, 제 2 응축 장치(10)의 냉각 온도를 -30℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생 공정, 즉, 가솔린 증기의 탈착 프로세스에 관해 설명한다. 제 1 흡탈착탑(11)의 재생 공정은, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 가솔린을 탈착하고, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)을 통하여 대기로 배출하는 제 1 재생 공정과, 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 가솔린을 탈착하고, 제 1 응축 장치(9), 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통하여 대기로 배출하는 제 2 재생 공정의 2개의 공정이 있다. 우선, 제 1 재생 공정에 관해 설명한다.

흡착제에 흡착한 가솔린을 탈착하는 경우에는, 흡인 펌프(13)에 의해 3방향 전환 밸브(3b)를 통하여 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 가스를 흡인하여 흡착제로부터 가솔린을 탈착한다. 이때 2방향 밸브(12a)는 폐쇄한다. 또한, 제 1 흡탈착탑(11) 내의 압력이 소정의 압력으로 저하되면, 유량 조절 밸브(17a)를 열고, 대기로부터 일정 유량의 공기가 제 1 흡탈착탑(11)으로 유입되도록 하여, 제 1 흡탈착탑(11) 내부의 압력이 거의 일정하게 되도록 한다. 흡착시에는 제 1 흡탈착탑(11)은 0.1MPa의 대기압 상태에서 동작하고 있지만, 탈착시에는 흡인 펌프(13)에 의해 대기압 이하로 감압되기 때문에, 이 압력차에 의해 흡착제에 흡착한 가솔린이 고농도로 농축된 상태로 탈착된다. 이 경우, 가솔린 증기의 가스 유량이나 흡착시의 흡착량에도 의하지만, 제 1 흡탈착탑(11) 내의 압력을 0.02 내지 0.04MPa로 제어함에 의해, 가솔린 증기 농도를 20 내지 40vol%로 할 수 있다.

탈착한 가솔린 증기는, 3방향 전환 밸브(3c)를 통하여 가압 펌프(14)로 유도된다. 가압 펌프(14)에 의해 가솔린 증기는 0.3MPa 정도로 가압되고, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 즉, 제 3 응축 장치(15)에는, 가솔린 농도 30vol%, 압력 0.3MPa의 고농도·가압 가솔린 증기가 공급되게 된다. 제 3 응축 장치(15)는, 냉동기(5)에 의해 냉각된 온도 매체가 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급됨에 의해, 간접적으로 냉각된다. 통상, 제 3 응축 장치(15) 내부는 0℃에서 5℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부 및 가스중에 포함된 수분이 응축되고, 기액 분리기(도시 생략) 등에 의해 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리된다. 액체는 제 3 응축 장치(15)의 하측에 고이고, 가솔린 배관(18)을 통하여 가솔린 저장 탱크(1)로 반송된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 3 응축 장치(15)의 상방으로부터 가솔린 증기를 도입하고 하방으로 유통시킴에 의해, 액화한 가솔린이나 수분이 중력과 가스류에 의해 효율적으로 하방으로 흐르게 되어, 이들의 액화물의 회수가 용이해진다.

그런데, 제 3 응축 장치(15)의 운전 조건인, 압력 0.3MPa, 냉각 온도 5℃의 조건에서는, 출구의 가솔린 증기의 농도는 8vol% 정도가 된다. 또한, 가솔린 증기의 포화 농도 선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 압력 0.3MPa, 온도 5℃에서는 포화 가솔린 증기 농도는 약 8vol%이고, 이 조건에서는 가솔린 증기 농도가 이론적으로 8vol% 이하로 되는 일은 없다. 또한, 온도를 내림에 의해, 제 3 응축 장치(15)의 출구에서의 가솔린 증기 농도를 저감한 것은 가능하다. 그러나, 설정 온도를 빙점 이하로 하면, 가스중에 포함되는 물이 제 3 응축 장치(15)에서 결빙하여, 제 3 응축 장치(15) 내부에서의 압력 손실을 증대시키기 때문에, 제 3 응축 장치(15)의 설정 온도는 0℃에서 5℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 응축 장치(15)에서는, 0.3MPa 정도로 가압되기 때문에, 원통 구조로 하고 있다. 이와 같은 구조로 함에 의해, 벽면에 가해지는 압력을 균일화할 수 있고, 제 3 응축 장치(15) 내의 압력이 0.3MPa 정도가 되어도, 안전성이 높은, 즉 형상 변형 등을 하는 일이 없는 제 3 응축 장치(15)를 실현할 수 있다.

계속해서, 제 3 응축 장치(15)에서 처리할 수 없었던 8vol% 정도의 가솔린 증기는 제 2 흡탈착탑(16)에 송기되어 처리된다. 도 1에서는, 제 2 흡탈착탑(16)이 흡착탑으로서 동작하고 있는 경우에 관해 도시하고 있다. 따라서, 2방향 밸브(12b)는 개방(검은색), 유량 조절 밸브(17b)(하얀색)는 폐쇄의 상태에 있다. 흡착탑으로서 임의의 시간 흡착 처리한 후는 탈착탑으로서 사용한다. 이 경우에는 2방향 밸브(12b)는 폐쇄, 유량 조절 밸브(17b)는 개방의 상태로 사용한다.

제 2 흡탈착탑(16)에도 가솔린 증기를 흡착하는 흡착제가 봉입되어 있고, 제 1 흡탈착탑(11)과 마찬가지이다. 이 흡착제중을 가솔린 증기가 통과함에 의해 가솔린 성분은 흡착 제거되고, 1vol% 이하의 가솔린 농도의 청정 공기로 되어 2방향 밸브(12b)를 통하여 대기로 방출된다. 또한, 제 2 흡탈착탑(16)도, 가솔린 증기의 흡탈착의 역할에 관계없이, 항상 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급된 온도 매체에 의해 일정 온도로 냉각되어 있다. 즉, 제 1 흡탈착탑(11)과 마찬가지로 0 내지 5℃로 유지되도록 항상 운전 제어되어 있다. 또한, 제 2 흡탈착탑(16)은 압력이 0.3MPa 정도의 가스를 흡착하고, 탈착시에는 흡착탑 내부의 압력은 0.02MPa 정도가 되기 때문에, 압력의 영향을 받는다. 이 때문에 원통 구조로 하고 있다. 이와 같은 구조로 함에 의해, 벽면에 가해지는 압력을 균일화할 수 있고, 제 2의 흡탈착탑(16) 내의 압력이 0.03부터 0.3MPa 정도로 압력 스윙되어도, 안전성이 높다, 즉 형상 변형 등을 하는 일이 없는 제 2 흡탈착탑(16)을 실현할 수 있다. 또한, 내부 구조에 관해서는, 제 1 흡탈착탑(11)과 같은 구조로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 제 1 재생 공정에서는, 가압 상태에서 냉각, 흡착됨에 의해, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 배출된 가솔린 증기를 효율적으로 액화 회수할 수 있다. 또한, 탈착시에는, 제 1 흡탈착탑(11) 내부의 온도를 높게 함에 의해, 탈착 속도를 빠르게 하거나, 가솔린 증기 농도를 진하게 하는 것은 가능하지만, 온도를 스윙함에 의해, 소비 에너지가 증대하기 때문에, 탈착시에 온도를 높게 하지 않고, 흡착시와 같은 온도로 탈착을 행하는 것이 에너지적으로 효과적이다.

다음에, 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 가솔린을 탈착하여, 제 1 응축 장치(9), 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통하여 대기로 배출하는 제 2 재생 공 정에 관해 설명한다. 제 2 흡탈착탑(16) 내의 흡착제에 흡착한 가솔린을 탈착하는 경우에는, 흡인 펌프(13)에 의해 3방향 전환 밸브(3b)를 통하여 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 가스를 흡인하여 흡착제로부터 가솔린을 탈착한다. 이때 2방향 밸브(12b)는 폐쇄한다. 또한, 제 2 흡탈착탑(16) 내의 압력이 소정의 압력으로 저하되면, 유량 조절 밸브(17b)가 열리고, 대기로부터 일정 유량의 공기가 제 2 흡탈착탑(16)으로 유입되도록 하여, 제 2 흡탈착탑(16) 내부의 압력이 거의 일정하게 되도록 한다. 흡착시에는 제 2 흡탈착탑(16)은 O.3MPa의 대기압 상태에서 동작하고 있지만, 탈착시에는 흡인 펌프(13)에 의해 대기압 이하로 감압되기 때문에, 이 압력차에 의해 흡착제에 흡착한 가솔린이 고농도로 농축된 상태에서 탈착된다. 이 경우, 가솔린 증기의 가스 유량이나 흡착시의 흡착량에도 의하지만, 제 2 흡탈착탑(16) 내의 압력을 0.02 내지 0.04MPa로 제어함에 의해, 가솔린 증기 농도를 20 내지 40vol%로 할 수 있다.

탈착한 가솔린 증기는, 3방향 전환 밸브(3c)를 통하여 제 1 응축 장치(9)로 유도된다. 즉, 제 1 응축 장치(9)에는, 가솔린 농도 30vol%, 압력 0.1MPa의 고농도의 가솔린 증기가 공급되게 된다. 전술한 바와 같이, 제 1 응축 장치(9)의 내부는 0℃에서 5℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부 및 가스중에 포함된 수분이 응축되고, 기액 분리기(도시 생략) 등에 의해 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리된다. 계속해서, 제 1 응축 장치(9)에서 처리할 수 없었던 20vol% 정도의 가솔린 증기는, 흡착시와 마찬가지로 제 2 응축 장치(10)에 의해 공급된다. 여기서 더욱 액화 회수되고, 제 2 응축 장치(10)에서 처리할 수 없었던 8vol% 정도의 가솔린 증기만이 제 1 흡탈착탑(11)으로 송기된다. 제 1 흡탈착탑(11)에는, 흡착제중을 가솔린 증기가 통과함에 의해 가솔린 성분은 흡착 제거되고, 1vol% 이하의 가솔린 농도의 청정 공기로 되어 2방향 밸브(12a)를 통하여 대기로 방출된다.

이상 기술한 바와 같이, 흡착 공정, 제 1 재생 공정, 제 2 재생 공정을 실시함에 의해, 일련의 동작이 종료되게 된다. 통상은, 가솔린 저장 탱크(1)에 급유가 있을 때마다, 이들의 일련의 조작을 반복하게 된다. 이 동작에 의해, 최대라도 1vol%의 가솔린 증기를 대기로 배출하는 일밖에 없고, 환경 부하가 매우 작은 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치이다. 또한, 최대라도 1vol%의 가솔린 증기를 배출할 뿐이므로, 40vol%의 가솔린 증기중 39vol%까지 회수할 수 있고, 회수 효율이 97.5%로 매우 고효율의 회수 장치이다. 또한, 2개의 온도대로 응축 조작을 행하고 나서 흡착 조작을 행하도록 하고 있기 때문에, 제 1 흡탈착탑(11)을 대폭적으로 소형화할 수 있고, 장치 전체를 컴팩트화할 수 있다는 효과도 갖고 있다.

또한, 탈착시의 제 1 흡탈착탑(11) 및 제 2 흡탈착탑(16)으로부터의 가솔린 증기의 배출구는, 흡착시의 제 1 흡탈착탑(11) 및 제 2 흡탈착탑(16)으로의 가솔린 증기의 공급구와 동일 부분에 마련하도록 하고 있다. 흡탈착탑(11, 16) 출구의 가솔린 증기 농도를 1vol% 이하가 되도록 흡탈착탑(11, 16)을 운용하고 있기 때문에, 흡착시에는 흡탈착탑(11, 16)의 가솔린 증기 흡입구의 부근에서는 고밀도로 가솔린 증기가 흡착하고, 흡탈착탑(11, 16)의 가솔린 증기 배출구의 부근에서는 가솔린 증기가 그다지 흡착하지 않은 상태로 되어 있다. 탈착시에 흡탈착탑(11, 16)으로부터 배출하는 가솔린 증기를 응축에 의해 효율적으로 회수하는데는, 가솔린 증기 농도 를 가능한 한 높게 할 필요가 있다. 따라서, 고밀도로 흡착하고 있는 부분부터 가솔린 증기를 배출하는 편이 고농도의 가솔린 증기를 배출할 수 있기 때문에, 가솔린 증기가 고밀도로 흡착되어 있는 부분, 즉, 흡탈착탑(11, 16)에서 흡착시의 가솔린 증기 흡입구의 부근부터, 탈착시에 가솔린 증기를 흡인 배출하도록 하는 편이 좋다.

흡인 펌프(13)에 의한 압력차를 이용하는 탈착 방법만으로는, 그 효율이 그다지 높지 않기 때문에, 퍼지 가스를 외부로부터 도입하는 것이 유효하고, 본 실시의 형태에서는 흡인과 퍼지 가스에 의한 가스 치환을 병용함에 의해, 흡탈착탑(11, 16)으로부터의 가솔린 증기의 탈착을 행하고 있다. 본 실시의 형태에서는, 흡탈착탑(11, 16)에 보내는 퍼지 가스는 대기 중의 공기이다. 공기에는 일정량의 수분이 포함되어 있기 때문에, 퍼지 가스의 흡탈착탑(11, 16)의 공급을 가능한 한 적게 할 필요가 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 탈착시에는, 어느 시간 경과하고, 흡탈착탑(11, 16) 내의 압력이 소정의 압력으로 저하되면, 유량 조절 밸브(17a, 17b)가 열리고, 대기로부터 일정 유량의 공기가 흡탈착탑(11, 16)으로 유입되도록 함에 의해, 흡탈착탑(11, 16) 내부의 압력을 거의 일정하게 하도록 하여 탈착을 행하고 있다. 도 3은 퍼지 가스량의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이와 같이 함에 의해, 시간 경과에 수반하여 흡인 가스량이 저하된 것을 방지할 수 있고, 안정적으로 가솔린 증기의 탈착 조작을 행할 수 있다.

퍼지 가스의 도입의 타이밍으로서는, 타이머 등을 이용하여 탈착으로부터 일정 시간 경과 한 후에 퍼지 가스를 도입하는 방식(타이머 방식), 흡탈착탑(11, 16) 의 내부 압력이 설정치에 도달한 때에 퍼지 가스를 도입하는 방식(압력 계측 방식), 흡탈착탑(11, 16)으로부터 배출되는 가솔린 증기의 가스량이 설정치에 도달한 때에 퍼지 가스를 도입하는 방식(가스량 계측 방식)이 고려된다. 타이머 방식은 이니셜 코스트라는 점에서는 가장 유리하지만, 흡탈착탑(11, 16)에 흡착하여 있는 가솔린의 량에 의해, 퍼지 가스가 도입되는 타이밍이 어긋나, 퍼지 가스 도입의 유효성이 경감될 우려가 있다. 즉, 흡착량이 많으면, 흡탈착탑(11, 16)에 가솔린 증기가 충분히 있는 때에 퍼지 가스가 도입되게 되고, 흡탈착탑(11, 16)으로부터 배출되는 가솔린 증기 농도가 저하된다. 역으로 흡착량이 적으면, 흡탈착탑(11, 16)으로부터 배출되는 가솔린 증기 가스량이 적은 시간대가 증가하게 되어, 흡탈착탑(11, 16)으로부터 효율적으로 가솔린 증기를 배출할 수 없게 된다. 압력계측 방식 및 가스량 계측 방식은, 전술한 타이머 방식의 문제점을 해소할 수 있고, 효율적인 탈착을 실현할 수 있다. 또한, 본 가솔린 회수 장치에서는, 안전상, 가솔린 증기가 흐르는 배관계에 압력계를 붙이는 것이 불가결하다. 따라서, 압력계측 방식은 그들의 압력계와 겸용할 수 있기 때문에, 3개의 방식 중에서 가장 유효하다고 생각된다.

가솔린 스탠드의 가솔린 저장 탱크에의 급유는 통상 정기적으로 일정 시간 행하여진다. 이 때문에, 가솔린 증기가 발생하는 것은 하루 중의 일정 시간으로 한정되어 있다. 따라서, 장치의 가동률을 높인다는 관점에 서서는, 가솔린 증기가 발생하고 있는 시간대는 흡착 조작을 행하고, 가솔린 증기가 발생하지 않는 시간대에 흡탈착탑(11, 16)의 재생을 행하는 것이 유효하다고 생각된다. 다음에, 도 4를 이 용하여, 가스량을 줄여 장시간 운전함에 의한 가솔린 회수의 유효성을 기술한다. 이와 같이, 가스 유량을 줄임에 의해, 회수율이 저하되는 것을 알 수 있었다. 또한, 가스 유량이 40L/min 이상이 되면, 회수율이 증가하지 않는 것을 알 수 있었다. 이것은, 가스 유량이 많아지면, 유량 조절 밸브(17a)로부터 유입하여 오는 공기량이 많아지기 때문에, 가솔린 증기 농도가 그 공기에 의해 묽어지고, 제 3 응축 장치(15)에서의 가솔린 응축량이 저하되기 때문이다. 따라서, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 가솔린 증기를 탈착하는 경우에는, 가스 유량은 많아도 40L/min로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 이상의 것으로, 저 유량으로 장시간에 걸쳐 제 1 흡탈착탑(11)을 재생함에 의해, 고효율로 회수할 수 있다.

다음에, 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 제어 방법에 관해 설명한다. 회수 장치가 정지시에는, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 정지하고, 2방향 밸브(12a, 12b)가 전폐 상태이고, 유량 조절 밸브(17a, 17b)가 닫힌 상태로 되어 있다. 제 1 흡탈착탑(11) 및 제 2 흡탈착탑(16)이 냉동기(5)에 의해 냉각된 온도 매체에 의해 냉각되어 있다. 가솔린 저장 탱크(1)에 급유가 시작되는 상태가 되면, 3방향 전환 밸브(3a)가 전환됨과 함께, 2방향 밸브(12a)가 열리고, 제 2 응축 장치(10)의 냉각이 시작된다. 제 2 응축 장치(10) 내부의 온도가 설정치에 달하면, 가솔린 증기의 회수가 시작된다. 가솔린 저장 탱크(1)에의 급유 및 가솔린 증기의 발생이 종료되면, 3방향 전환 밸브(3a)가 전환됨과 함께, 2방향 밸브(12a)가 닫히고, 제 2 응축 장치(10)의 냉각이 정지한다. 그 후, 2방향 밸브(12b)가 열림과 함께, 흡인 펌프(13) 및 가압 펌프(14)가 가동하면, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 가솔 린 증기가 탈착되고, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)을 통과하여 대기로 배출된다. 이때, 흡인 펌프(13)의 가동에 의해 제 1 흡탈착탑(11) 내의 압력이 소정 농도로 저하되면, 유량 조절 밸브(17a)가 열리기 시작하고, 제 1 흡탈착탑(11)에 소정의 유량이 흐르도록 유량 조절 밸브(17a)의 개방도가 제어된다. 타이머 등에 의해, 제 1 재생 공정이 종료되면, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 정지하고, 유량 조절 밸브(17a)가 닫힌 상태가 되고, 2방향 밸브(12b)가 닫힘 상태가 된다. 그 후, 제 2 응축 장치(10)의 냉각이 시작되고, 제 2 응축 장치(10) 내부의 온도가 설정치에 달하면, 제 2 흡탈착탑(16)의 재생이 시작된다. 2방향 밸브(12a)가 열림과 함께, 흡인 펌프(13) 및 가압 펌프(14)가 가동하면, 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 가솔린 증기가 탈착되고, 제 1 응축 장치(9), 제 2 응축 장치(10), 제 1 흡탈착탑(11)의 순서로 통과하여 대기로 배출된다. 이때, 흡인 펌프(13)의 가동에 의해 제 2 흡탈착탑(16) 내의 압력이 소정 농도로 저하되면, 유량 조절 밸브(17b)가 열리기 시작하고, 제 2 흡탈착탑(16)에 소정의 유량이 흐르도록 유량 조절 밸브(17b)의 개방도가 제어된다. 일정 시간, 재생 처리가 완료되면, 제 2 응축 장치(10)의 냉각이 정지함과 함께, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 정지하고, 2방향 밸브(12a, 12b)가 전폐 상태이고, 유량 조절 밸브(17a, 17b)가 닫힌 상태가 된다. 이와 같이 하여, 회수 장치의 운전이 반복된다.

최후로, 가압 펌프(14) 및 압력 컨트롤러(19)를 이용하여, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)의 내부 압력을 높이는 것의 효과에 관해 기술한다. 도 5는 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)의 내부 압력과 제 2 흡탈착 탑(16)에 충전되는 흡착제의 중량의 관계를 도시한 것이다. 이와 같이, 내부 압력을 높임에 의해, 실리카겔의 충전량을 적게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, O.4MPa 이상으로 하여도 실리카겔 충전량은 거의 감소하지 않는 것을 알 수 있었다. 한편, 압력을 높이면, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)의 내압성을 높일 필요가 있기 때문에, 장치가 고비용이 된다. 따라서, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)의 내부 압력은 0.2 내지 0.3MPa로 하는 것이 효율적이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 6은, 가압 펌프(14)와 압력 컨트롤러(19)를 구비하지 않은 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다. 이로써, 장치를 구성하는 부품 개수를 줄일 수 있다. 그러나, 제 2 흡탈착탑(16)에 사용하는 실리카겔 량이 2배 이상이 되기 때문에, 제 2 흡탈착탑(16)이 커지고, 장치 비용은 그다지 저하되지 않는 것을 알 수 있었다.

이상의 것으로, 가압 펌프(14)와 압력 컨트롤러(19)를 마련하여, 제 3 응축 장치(15) 및 제 2 흡탈착탑(16)의 내부 압력을 높아도 0.4MPa로, 바람직하게는 0.2 내지 0.3MPa로 높임에 의해, 염가의 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 2

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 2와 상기 실시의 형태 1과의 차이는, 3방향 전환 밸브(3a)를 이용하지 않는 점이다. 이 실시의 형태 2에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 3방향 전환 밸브(3a)는 불필요해지고, 밸브(21)를 새롭게 구비하게 된다. 이와 같은 구성 으로 하고, 압력 조정 밸브(4)의 설정치보다도 회수 장치에서의 압력 손실을 작게 함에 의해, 통상은 회수 장치에 가솔린 증기가 흐르고, 회수 장치에 가스의 막힘 등의 이상이 발생한 경우에, 자동적으로 압력 조정 밸브(4)를 경유하여 가솔린 증기를 대기로 배출할 수 있도록 된다. 또한, 이 실시의 형태 2의 회수 장치는 2개의 온도대를 갖는 응축에 의해 흡착제의 사용량을 매우 적게 할 수 있고, 회수 장치의 압력 손실을 극한까지 저감할 수 있었기 때문에, 이와 같은 장치를 실현할 수 있다.

이로써, 회수 장치에 가스의 막힘 등이 발생하여도, 회수 장치 및 가솔린 저장 탱크(1) 내의 압력이 압력 조정 밸브(4)의 설정치보다도 높아지는 일은 없고, 안전한 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 3

도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

상기 실시의 형태 1에서는, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 연속하여 설치되어 있었지만, 이 실시의 형태 3에서는, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14) 사이에 일정 용적을 갖는 압력 버퍼 용기(31) 및 압력 계측기(32)를 마련함에 의해, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14) 사이의 압력을 모니터링 함에 의해, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)의 운전의 오동작을 검출할 수 있고, 위험한 운전을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14) 사이의 압력이 부압이 된 경우의 가압 펌프(14)의 능력 저하, 또는, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14) 사이의 압력이 정압 이 된 경우의 흡인 펌프(13)의 능력 저하를 방지할 수 있다. 또한, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14) 사이에 일정 용적의 공간을 구비함에 의해, 급격한 압력 변동을 완화할 수 있고, 여유 있는 운전 이상 검출을 실현할 수 있다.

이로써, 회수 장치 내의 흡탈착탑(11, 16)으로부터의 탈착 공정에서, 흡인 펌프(13) 또는 가압 펌프(14)의 이상을 검출할 수 있음과 함께, 이상의 급격한 확대를 방지할 수 있고, 안전한 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 4

도 9는 이의 발명의 실시의 형태 4에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 4와 상기 실시의 형태 1과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생시에 있어서의 가스 처리의 플로우, 즉, 실시의 형태 1에 도시한 제 2 재생 공정이 다른 점이다. 그리고, 이 실시의 형태 4에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 3방향 전환 밸브(3c)가 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)의 사이가 아니라, 제 3 응축 장치(15)와 제 2 흡탈착탑(16)의 사이에 마련되어 있다. 또한, 제 3 응축 장치(15) 내의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러(19b)가 제 2 흡탈착탑(16) 내의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러(19a)와는 별도로 마련되어 있다.

실시의 형태 1에서는, 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 제 1 응축 장치(9)에 공급되고, 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통과하여 대기로 배출된다. 그러나, 이 실시의 형태 4에서는, 제 2 흡탈착탑(16)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14) 에 의해 가압되고, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 그 후, 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통과하여 대기로 배출된다. 이와 같은 플로우로 함에 의해, 가압 펌프(14)를 유효하게 이용할 수 있고, 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는 효율적으로 회수할 수 있다. 또한, 냉동기(5)의 냉매의 증발 온도를 내릴 수 없는 경우에는, 이와 같은 플로우를 이용하는 것이 유효하고, 효율적으로 가솔린을 회수할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 5

도 10은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 5와 상기 실시의 형태 1과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생시에 있어서의 가스 처리의 플로우, 즉, 실시의 형태 1에 나타낸 제 1 재생 공정이 다른 점이다. 실시의 형태 1에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 3 응축 장치(15)의 후단에 제 2 흡탈착탑(16)을 마련하고 있지만, 이 실시의 형태 5에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 제 3 응축 장치(15)의 후단에 가스 저장 용기(41)를 구비하고 있는 점이다. 또한, 42는 가스 저장 용기(41)와 3방향 전환 밸브(3b) 사이에 마련한 매스 플로우 컨트롤러로서의 유량 조절 밸브, 43은 가스 저장 용기(41)와 제 3 응축 장치(15) 사이에 마련한 늘 폐쇄로 해두는 밸브이다.

실시의 형태 1에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(13)에 의해 가압되어, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 제 2 흡탈착탑(16)을 통과하여 대기로 배출된다. 그러나, 이 실시의 형태 5에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되고, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 여기까지는 실시의 형태 1과 같지만, 그 후, 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 그대로 가스 저장 용기(41)에 냉각, 가압 압축된 상태로 봉입된다. 가스 저장 용기(41)의 압력이 소정 압력이 되면, 제 1 재생 공정이 종료된다. 그 후, 가스 저장 용기(41)에 저장된 가솔린 증기는, 유량 조절 밸브(42)를 통하여 제 1 흡탈착탑(11)에 공급되고, 제 1 흡탈착탑(11) 내의 흡착제에 의해 가솔린 증기가 제거되고, 대기로 배출된다. 이와 같은 구성 및 처리 플로우로 함에 의해, 시스템 구성을 간소화할 수 있고, 장치를 저비용화할 수 있다. 또한, 흡인 펌프(13) 및 가압 펌프(14)의 가동 시간을 저감할 수 있고, 에너지 절약을 도모할 수 있다.

이상의 것으로부터, 제 2 흡탈착탑(16) 대신에 가스 저장 용기(41)를 구비함에 의해, 저비용으로 에너지 절약의 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 6

도 11은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 6과 상기 실시의 형태 1과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생시에 있어서의 가스 처리의 플로우, 즉, 실시의 형태 1에 나타낸 제 1 재생 공정이 다른 점 및 제 2 재생 공정이 없어지는 점이다. 또한, 구성 기기로서는, 실시의 형태 1에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 3 응축 장치(15)의 내부는 온도 매 체에 의해 0 내지 5℃로 냉각되어 있지만, 이 실시의 형태 6에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 냉동기(5)로부터 냉매에 의해 직접 냉각할 수 있도록 한 제 4 응축 장치(51)를 구비하고, 제 2 흡탈착탑(16)을 없앤 점이다.

실시의 형태 1에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되어, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 제 2 흡탈착탑(16)을 통과하여 대기로 배출된다. 그러나, 이 실시의 형태 6에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되어, 제 4 응축 장치(51)에 공급된다. 이 제 4 응축 장치(51)의 내부는 냉동기(5)에 의해 냉각된 냉매에 의해 직접 냉각되고, -30℃ 정도로 되어 있다. 압력 0.3MPa, 냉각 온도 -30℃의 조건에서는, 가솔린 증기의 농도는 1vol% 정도가 된다. 따라서, 그대로 대기로 방출된다. 이로써, 시스템 구성을 간소화할 수 있고, 장치를 저비용화할 수 있다. 또한, 제 3 재생 공정을 없앨 수 있고, 흡인 펌프(13) 및 가압 펌프(14)의 가동 시간을 저감할 수 있고, 에너지 절약을 도모할 수 있다.

이상의 것으로부터, 제 3 응축 장치(15) 대신에 제 4 응축 장치(51)를 구비함에 의해, 저비용으로 에너지 절약의 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 7

도 12는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 7과 상기 실시의 형태 1과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)과 동등한 성능, 크기의 제 3 흡탈착탑(61)을 제 1 흡탈착탑(11)과 병렬로 구비하도록 하고, 제 2 흡탈착탁(16)을 없앤 점이다. 즉, 제 1 흡탈착탑(11)에 제 2 응축 장치(10)로부터 배출된 가솔린 증기를 흡착하는 동시에, 제 3 흡탈착탑(61)으로부터 흡착하고 있는 가솔린 증기를 탈착하도록 한 점이 다르다.

도면에서, 61은 제 1 흡탈착탑(11)과 사양이 같고, 제 1 흡탈착탑(11)과 병렬로 구비된 제 3 흡탈착탑, 62a, 62b는 제 2 응축 장치(10)로부터 배출된 가솔린 증기를 제 1 흡탈착탑(11) 또는 제 3 흡탈착탑(61)에 유도한 흡착용 밸브, 63a, 63b는 제 1 흡탈착탑(11) 또는 제 3 흡탈착탑(13)으로부터 가솔린 증기를 탈착할 때에 사용하는 탈착용 밸브, 64a, 64b는 제 1 흡탈착탑(11) 또는 제 3 흡탈착탑(13)으로부터 처리한 가솔린 증기를 대기로 배출하기 위한 배기 밸브, 65a, 65b는 제 1 흡탈착탑(11) 또는 제 3 흡탈착탑(13)으로부터 가솔린 증기를 탈착할 때에, 제 1 흡탈착탑(11) 또는 제 3 흡탈착탑(13)에 공기를 도입하는 가스 유량 조절 밸브이다.

다음에, 동작에 관해 설명한다. 이 실시의 형태 7에 나타내는 장치의 운전은, 통상, 흡착 공정, 재생 공정의 2개의 스텝으로 행하여진다. 우선, 흡착 공정에 관해 설명한다. 가솔린 급유가 시작될 때에는, 3방향 전환 밸브(3a)가 회수 장치측으로 전환된다. 3방향 전환 밸브(3a)가 전환되고, 탱크로리차 등으로부터 가솔린 급유 파이프(2)를 통하여 가솔린 저장 탱크(1)에 급유가 시작되면, 가솔린 저장 탱크(1)에 충만되어 있는 가솔린 증기가 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출된다. 이때의 가솔린 증기의 가솔린 농도는 상온에서 30 내지 40vol% 정도이다. 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출된 가솔린 증기는, 3방향 전환 밸브(3a)를 통하여, 제 1 응축 장치(9)로 송기된다. 제 1 응축 장치(9)는, 냉동기(5)에 의해 냉각된 온도 매체가 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급됨에 의해, 간접적으로 냉각된다. 통상, 제 1 응축 장치(9) 내부는 0℃에서 5℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부 및 가스중에 포함된 수분이 응축되고, 기액 분리기(도시 생략) 등에 의해 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리된다. 액체는 제 1 응축 장치(9)의 하측에 고이고, 가솔린 배관(18)을 통하여 가솔린 저장 탱크(1)로 반송된다.

계속해서, 제 1 응축 장치(9)에서 처리할 수 없었던 20vol% 정도의 가솔린 증기는 제 2 응축 장치(10)에 공급된다. 제 2 응축 장치(10)는, 냉동기(5)에 의해 냉각된 냉매가 제 2 응축 장치(10)에 공급됨에 의해, 직접적으로 냉각된다. 통상, 제 2 응축 장치(9) 내부는 -20℃에서 -10℃ 정도로 유지되어 있고, 가솔린 증기의 일부가 응축되고, 기체(가솔린 증기)와 액체(가솔린)로 분리되고, 응축되지 않은 가솔린 증기만이 배출되게 된다. 액체는 제 1 응축 장치(9)의 하측에 고이고, 가솔린 배관(18)을 통하여 가솔린 저장 탱크(1)로 반송된다. 또한, 실시의 형태 1에서는, 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출되는 가솔린 증기를 흡착하고 있을 때에는, 탈착 조작을 행하지 않기 때문에, 흡착 조작이 종료되면, 제 2 응축 장치(10)의 냉각을 정지하고 있다. 그러나, 이 실시의 형태 7에서는, 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출된 가솔린 증기를 흡착하고 있는 때에도, 또 한쪽의 흡탈착탑으로부터 가솔린 증기의 탈착 조작을 행하기 때문에, 회수를 행하고 있을 때에는, 제 2 응축 장치(10)의 냉각을 정지한 일은 없다.

계속해서, 제 2 응축 장치(10)에서 처리할 수 없었던 8vol% 정도의 가솔린 증기는 흡탈착탑(11, 61)으로 송기되어 처리된다. 도 12에서는, 11이 흡착탑, 61이 탈착탑으로서 동작하고 있는 경우에 관해 나타내고 있다. 따라서, 흡착용 밸브(62a)는 개방(검은 칠), 62b(속이 하얀)는 폐쇄의 상태에 있다. 흡착탑으로서 임의의 시간 흡착 처리한 후는 탈착탑으로서 사용한다. 이 경우는 흡착용 밸브(62a)가 폐쇄, 62b가 개방의 상태에서 사용한다. 또한 가솔린의 탈착이 종료된 시점에서, 재차 흡착탑으로서 이용하고, 이 동작을 시간적으로 반복하여 사용한다. 흡착·탈착의 전환은, 전술한 바와 같이 흡착 밸브(62a, 62b)의 전환으로 컨트롤한다. 흡탈착탑(11, 61)에는 가솔린 증기를 흡착하는 흡착제가 봉입되어 있다. 이 흡착제중을 가솔린 증기가 통과함에 의해 가솔린 성분은 흡착 제거되고, 1vol% 이하의 가솔린 농도의 청정 공기로 되어 배기 밸브(64a)를 통하여 대기로 방출된다. 흡탈착탑(11, 61)은, 가솔린 증기의 흡탈착의 역할에 관계없이, 항상 액체 순환 펌프(8)에 의해 공급되는 온도 매체에 의해 일정 온도로 냉각되어 있다. 즉, 제 1 응축 장치(9) 및 흡탈착탑(11, 61)의 냉각 계통은 설정 온도로 유지되도록 항상 운전 제어되어 있다.

다음에, 가솔린 증기의 탈착 프로세스에 관해 설명한다. 흡착제에 흡착한 가솔린을 탈착하는 경우에는, 흡인 펌프(13)에 의해 흡탈착탑(61)으로부터 가스를 흡인하여 흡착제로부터 가솔린을 탈착한다. 이때 탈착용 밸브(63b)는 개방, 63a는 폐쇄로 하여 둔다. 흡착시에는 흡착탑은 0.1MPa의 대기압 상태에서 동작하고 있지만, 탈착시에는 흡인 펌프(13)에 의해 대기압 이하로 감압되기 때문에, 이 압력차에 의 해 흡착제에 흡착한 가솔린이 탈착된다. 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되고, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 제 3 응축 장치(15) 내부의 압력은 압력 컨트롤러(19)에 의해 0.3MPa의 고압 상태로 유지되어 있고, 고효율로 가솔린 증기가 액화 회수된다. 압력 컨트롤러(19)로부터 배출된 가솔린 증기는 제 2 응축 장치(9)로 되돌아오고, 가솔린 부분을 재차 응축 회수한 후, 재차 흡탈착탑(11)으로 되돌아온다. 이 조작을 반복하는 동안에, 전량의 가솔린이 응축 장치(9, 10, 15)에서 응축 회수된다.

흡인 펌프(13)의 흡인에 의한 압력차를 이용하는 탈착 방법만으로는, 그 효율이 그다지 높지 않기 때문에, 퍼지 가스를 외부로부터 도입하는 것이 유효하다. 이 실시의 형태 7에서는, 이 퍼지 가스로서 가스 유량 조절 밸브(65b)를 통하여 흡탈착탑(11)으로부터 대기로 배출하는 청정한 가스의 일부를 탈착탑(61)으로 보내어 사용하고 있다. 이 경우, 가스 유량 조절 밸브(65b)는 개방 상태에서 규정량의 가스를 유통할 수 있는 상태이고, 가스 유량 조절 밸브(65a)는 폐쇄로 되어 있어 가스는 흐르지 않게 되어 있다. 또한, 이 실시의 형태 7에서는, 전단의 제 1 응축 장치(9)에서 가스중의 수분량을 충분히 낮게 하고 있기 때문에, 퍼지 가스에 포함되는 수분이 제 3 흡탈착탑(61) 내의 흡착제에 악영향을 주는 일은 거의 없다.

가솔린 스탠드의 가솔린 저장 탱크에의 급유는 통상 정기적으로 일정 시간 행하여진다. 이 때문에, 가솔린 증기가 발생하는 것은 하루 중의 일정 시간으로 한정되어 있다. 따라서, 장치의 가동률을 높인다는 관점을 세우면, 본 실시의 형태는 흡착 조작과 탈착 조작을 동시에 행하기 때문에, 흡착 조작과 탈착 조작을 시리즈 로 행할 수 있고, 또한, 탈착 시간을 길게 할 수 있다는 실시의 형태 1과 비교하면, 가동률은 낮다고 할 수 있다. 그러나, 흡착 동작과 탈착 동작을 동시에 행하기 때문에 , 흡착 조작이나 탈착 조작을 실시하고 있지 않을 때, 즉, 가솔린 증기를 회수하지 않는 경우는 냉각을 정지할 수 있고, 냉각에 사용하고 있던 에너지를 적게 할 수 있고, 에너지 절약 기기로 할 수 있다.

이상의 것으로부터, 흡착 조작과 탈착 조작을 동시에 행하면서 운전을 행함에 의해, 에너지 절약으로 효율적인 가솔린 회수를 행할 수 있다.

다음에, 흡탈착탑(11, 61)의 전환에 관해 설명한다. 이 실시의 형태 7에서는, 타이머를 이용하여, 흡탈착탑(11, 61)의 전환을 행하는 경우에 관해 설명한다. 전술한 바와 같이, 가솔린 증기는 제 1 흡탈착탑(11)을 통과함에 의해 가솔린 성분이 흡착 제거되고, 가솔린 농도가 1vol% 이하의 청정 공기로 되어 배출 밸브(64a)를 통하여 대기로 방출된다. 그러나, 제 1 흡탈착탑(11)에 공급되는 가솔린 증기량이 증대함에 따라, 제 1 흡탈착탑(11)의 흡착 능력이 서서히 저하된다. 이 상태가 계속되어, 제 1 흡탈착탑(11) 출구에서의 가솔린 농도가 1vol%에 근접하면, 흡탈착탑(11, 61)의 전환이 필요해진다. 가솔린 스탠드에서, 가솔린 저장 탱크(1)에의 급유는 정기적으로 일정 시간 행하여지기 때문에, 회수 시작 후 단순히 일정 시간에 전환을 행하는 것이 가장 간단한 제어로 된다. 따라서, 흡탈착탑(11, 61)의 전환은, 3방향 전환 밸브(3a)가 전환한 경우나, 회수 장치가 동작을 한 때를 스타트 시간으로 하여 일정 시간의 간격으로 전환하여 가는 것이 유효하다. 또한, 실제의 전환 동작으로서는, 흡착용 밸브(62a, 62b)를 동시에 닫고 있는 상태를 만들지 않고, 가솔린 증기가 항상 흐르고 있도록 전환을 실시하는 편이 좋다. 즉, 제 1 흡탈착탑(11)에서 흡착하고, 제 3 흡탈착탑(61)에서 탈착하고 있는 경우, 닫고 있는 흡착용 밸브(62b), 탈착용 밸브(63a), 배출 밸브(64b)를 열린 상태로 하고, 다음에 원래 열려 있던 흡착용 밸브(62a), 탈착용 밸브(63b), 배출 밸브(64a)를 닫힘 상태로 하여 전환을 실시하는 편이 좋다. 이로써, 흡탈착탑(11, 61)에 가솔린 증기가 공급되지 않게 되는 일은 없어지고, 가솔린 저장 탱크(1)에의 가솔린 급유 스피드가 늦어지거나, 가솔린 저장 탱크(1) 내의 압력이 높아지는 일이 없어지고, 안전한 가솔린 회수 장치를 제공할 수 있다.

최후로, 이 실시의 형태 7의 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 제어 방법에 관해 설명한다. 회수 장치가 정지시에는, 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 정지하고, 흡착용 밸브(62a, 62b), 탈착용 밸브(63a, 63b), 배출 밸브(64a, 64b)가 전폐 상태에서, 가스 유량 조절 밸브(65a, 65b)가 닫힌 상태로 되어 있다. 3방향 전환 밸브(3a)가 전환되고, 급유가 시작되면, 운전 신호를 받아, 예를 들면, 3방향 전환 밸브(3a)의 전환 신호를 받아, 흡착용 밸브(62a), 탈착용 밸브(63b), 배출 밸브(64a)가 열린 상태로 되고, 가솔린 저장 탱크(1)에의 급유가 시작되면, 제 1 응축 장치(9), 제 2 응축 장치(10), 제 1 흡탈착탑(11)에 가솔린 증기가 유입된다. 흡착 조작의 시작과 동시에, 흡인 펌프(13) 및 가압 펌프(14)가 가동한다. 흡인 펌프(13)의 가동에 의해 제 3 흡탈착탑(61) 내의 압력이 소정 농도로 저하되면, 가스 유량 조절 밸브(65b)가 열리기 시작하고, 제 3 흡탈착탑(61)에 소정의 유량이 흐르도록 가스 유량 조절 밸브(65b)의 개방도가 제어된다.

이와 같이 하여 급유가 일정 시간 계속되면, 흡탈착탑(11, 61)의 전환이 실시된다. 타이머 등으로부터 전환 신호를 받으면, 전술한 바와 같이, 닫혀 있던 흡착용 밸브(62b), 탈착용 밸브(63a), 배출 밸브(64b)가 열린 상태로 되고, 가스 유량 조절 밸브(65b)가 닫힌 상태가 된다. 다음에, 흡착용 밸브(62a), 탈착용 밸브(63b), 배기 밸브(64a)가 열린 상태가 되고, 제 3 흡탈착탑(61)이 흡착 조작으로 되고, 제 1 흡탈착탑(11)이 탈착 조작으로 된다. 흡인 펌프(13)의 가동에 의해 제 3 흡탈착탑(61) 내의 압력이 소정 압력으로 저하되면, 가스 유량 조절 밸브(65b)가 열리기 시작하고, 제 3 흡탈착탑(61)에 소정의 유량이 흐르도록 가스 유량 조절 밸브(65b)의 개방도가 제어된다. 이와 같은 순서로 전환 운전이 반복되고, 가솔린 저장 탱크(1)에의 급유기가 정지하면, 3방향 전환 밸브(3a)가 전환되고, 그 정지 신호를 받아 흡인 펌프(13)와 가압 펌프(14)가 정지하고, 가스 유량 조절 밸브(65b)가 닫힌 상태가 되고, 흡착용 밸브(62a), 탈착용 밸브(63b), 배기 밸브(64a)가 닫힘 상태가 된다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 7에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치는, 2개의 온도대의 응축 장치(9, 10)와 흡탈착탑(11, 61)을 조합시키고 있기 때문에, 최대라도 1vol%의 가솔린 증기를 배출하는 일이 없고, 환경 부하가 매우 작은 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치이다. 또한, 최대라도 1vol%의 가솔린 증기를 배출할 뿐이기 때문에, 40vol%의 가솔린 증기중 39vol%까지 회수할 수 있고, 회수 효율이 97.5%로 매우 고효율의 회수 장치이다. 또한, 응축 조작을 행하고 나서 흡착 조작을 행하도록 하고 있기 때문에, 흡탈착탑(11, 61)을 소형화할 수 있 고, 장치 전체를 컴팩트화할 수 있다는 효과도 갖고 있다. 또한, 흡착 동작과 탈착 동작을 동시에 행하기 때문에, 필요없는 운전을 저감할 수 있고, 운용 자금을 적게 할 수 있다.

실시의 형태 8

도 13은 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 8과 상기 실시의 형태 7과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생시에 있어서의 가스 처리의 플로우가 다른 점이다. 또한, 구성 기기로서는, 실시의 형태 8에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 도 12에서의 가압 펌프(14), 제 3 응축 장치(15), 압력 컨트롤러(19)를 구비하고 있지 않은 점이다.

실시의 형태 7에서는, 제 3 흡탈착탑(61)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되어, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통과하여 대기로 배출된다. 그러나, 이 실시의 형태 8에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 제 1 응축 장치(9)에 공급된다. 제 1 응축 장치(9)에서, 가솔린 저장 탱크(1)로부터 배출되는 가솔린 증기와 합류하여, 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통과하여 대기로 배출된다. 이로써, 시스템 구성을 간소화할 수 있고, 장치를 저비용화할 수 있다.

이상의 것으로부터, 가압 펌프(14), 제 3 응축 장치(15), 압력 컨트롤러(19) 를 없앰에 의해, 저비용으로 에너지 절약의 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

실시의 형태 9

도 14는 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치의 플로우를 도시한 전체 구성도이다.

이 실시의 형태 9와 상기 실시의 형태 7과의 차이는, 제 1 흡탈착탑(11)의 재생시에 있어서의 가스 처리의 플로우가 다른 점이다. 또한, 구성 기기로서는, 실시의 형태 7에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 제 3 응축 장치(15)의 내부는 온도 매체에 의해 0 내지 5℃로 냉각되어 있지만, 이 실시의 형태 9에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 냉동기(5)로부터 냉매에 의해 직접 냉각할 수 있도록 한 제 4 응축 장치(51)를 구비하고 있는 점이다.

실시의 형태 7에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되고, 제 3 응축 장치(15)에 공급된다. 제 3 응축 장치(15)를 통과한 가솔린 증기는, 제 2 응축 장치(10) 및 제 1 흡탈착탑(11)을 통과하여 대기로 배출된다. 그러나, 이 실시의 형태 9에서는, 제 1 흡탈착탑(11)으로부터 흡인 펌프(13)에 의해 탈착된 가솔린 증기는, 가압 펌프(14)에 의해 가압되고, 제 4 응축 장치(51)에 공급된다. 이 제 4 응축 장치(51)의 내부는 냉동기(5)에 의해 냉각된 냉매에 의해 직접 냉각되고, -30℃ 정도로 되어 있다. 압력 0.3MPa, 냉각 온도 -30℃의 조건에서는, 가솔린 증기의 농도는 1vol% 정도가 되고, 제 1 흡탈착탑(11)에 공급된다. 이로써, 제 1 흡탈착탑(11)에서 흡착 제거한 가솔린 증기량을 저감할 수 있고, 흡탈착탑(11, 61)의 전환 시간을 길게 할 수 있고, 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 밸브의 전환 회수를 줄일 수 있기 때문에, 보다 안정된 운전을 실현할 수 있다.

상기로부터, 제 3 응축 장치(15) 대신에 제 4 응축 장치(51)를 구비함에 의해, 저비용이고 신뢰성이 높은 회수 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

가솔린 급유시에 누출하는 가솔린 증기를 처리하기 위한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치에 있어서,

수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 상기 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 상기 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기의 흡탈착 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치.
제 1항에 있어서,

제 1 응축 장치와 제 2 응축 장치의 냉각 온도를 다르게 한 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

제 1 응축 장치의 냉각 온도를 0℃에서 5℃ 정도로 하고, 제 2 응축 장치의 냉각 온도를 -30℃ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치.
급유시에 누출하는 가솔린 증기를 가솔린 저장 시설로부터 회수하는 장치에 있어서,

가솔린 증기중에 포함되는 수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 상기 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 상기 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 제 1 흡탈착 장치와, 상기 제 1 흡탈착 장치로부터 가솔린 증기를 취출하는 흡인 펌프와, 상기 흡인 펌프로 취출한 가솔린 증기를 가압하는 가압 펌프와, 가압된 가솔린 증기를 제거하는 제 3 응축 장치와, 상기 제 3 응축 장치에서 회수할 수 없었던 가솔린 증기를 회수하는 제 2 흡탈착탑을 구비한 것을 특징으로 하는 가솔린 증기의 처리 및 회수 장치.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

흡탈착 장치의 내부에 핀튜브 열교환기를 마련하고, 해당 핀튜브 열교환기의 핀 사이에 흡착제인 구멍 지름 4 내지 100옹스트롬의 실리카겔 또는 합성 제오라이트의 단독 또는 이들의 혼합물을 채워넣은 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

냉동 또는 냉각 장치에 의해 온도 제어된 온도 매체를 이용하여 냉각하는 냉각 경로와, 냉동 또는 냉각 장치에 충전되어 있는 냉매를 이용하여 냉각하는 냉각 경로를 이용하고, 응축 장치 및 흡탈착 장치의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 장치.
수분 및 가솔린 증기를 제거하는 제 1 응축 장치와, 상기 제 1 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기를 제거하는 제 2 응축 장치와, 상기 제 2 응축 장치의 후단의 가스 하류측에 마련한 가솔린 증기의 흡탈착 장치를 구비하고, 가솔린 급유시에 누출하는 가솔린 증기를 처리하기 위한 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수하는 것에 있어서,

상기 흡탈착 장치는, 흡착탑과 탈착탑을 적어도 1탑씩 가지고 있고, O℃ 이상의 공간, -30℃ 이상의 공간, 흡착제가 충전된 공간의 순서로 가솔린 증기를 처리하는 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 방법.
제 7항에 있어서,

상기 흡탈착탑의 재생 시간을 1시간 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 방법.
제 1항 또는 제 4항의 장치에 의해 가스상태 탄화수소를 처리 및 회수하는 것을 특징으로 하는 가스상태 탄화수소의 처리 및 회수 방법.